ইস্পাত গলানো: প্রযুক্তি, পদ্ধতি, কাঁচামাল

2024 লেখক: Howard Calhoun | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-02 13:50

লোহা আকরিক স্বাভাবিক উপায়ে পাওয়া যায়: খোলা গর্ত বা ভূগর্ভস্থ খনন এবং প্রাথমিক প্রস্তুতির জন্য পরবর্তী পরিবহন, যেখানে উপাদান গুঁড়ো, ধুয়ে এবং প্রক্রিয়াজাত করা হয়।

আকরিককে একটি ব্লাস্ট ফার্নেসে ঢেলে গরম বাতাস ও তাপ দিয়ে বিস্ফোরিত করা হয়, যা এটিকে গলিত লোহাতে পরিণত করে। তারপর এটি চুল্লির নিচ থেকে পিগ নামে পরিচিত ছাঁচে সরানো হয়, যেখানে পিগ আয়রন তৈরির জন্য এটিকে ঠান্ডা করা হয়। এটি পেটা লোহায় পরিণত হয় বা বিভিন্ন উপায়ে প্রক্রিয়াজাত করা হয় স্টিলে৷

ইস্পাত কি?

শুরুতে লোহা ছিল। এটি পৃথিবীর ভূত্বকের মধ্যে সবচেয়ে সাধারণ ধাতুগুলির মধ্যে একটি। এটি প্রায় সর্বত্রই পাওয়া যায়, অন্যান্য অনেক উপাদানের সাথে আকরিক আকারে। ইউরোপে, লোহার কাজ 1700 খ্রিস্টপূর্বাব্দে শুরু হয়

1786 সালে, ফরাসি বিজ্ঞানী বার্থোলেট, মঙ্গে এবং ভ্যান্ডারমন্ড সঠিকভাবে নির্ধারণ করেছিলেন যে লোহা, ঢালাই লোহা এবং ইস্পাতের পার্থক্য বিভিন্ন কার্বন উপাদানের কারণে। তা সত্ত্বেও, লোহা থেকে তৈরি ইস্পাত দ্রুত শিল্প বিপ্লবের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ধাতু হয়ে ওঠে। 20 শতকের শুরুতে, বিশ্ব ইস্পাত উৎপাদন ছিল 28মিলিয়ন টন - এটি 1880 সালের তুলনায় ছয় গুণ বেশি। প্রথম বিশ্বযুদ্ধের শুরুতে, এর উৎপাদন ছিল 85 মিলিয়ন টন। কয়েক দশক ধরে, এটি কার্যত লোহা প্রতিস্থাপন করেছে।

কার্বন সামগ্রী ধাতুর বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করে৷ দুটি প্রধান ধরনের ইস্পাত আছে: খাদযুক্ত এবং অবিকৃত। ইস্পাত খাদ লোহা যোগ করা কার্বন ছাড়া অন্য রাসায়নিক উপাদান বোঝায়। এইভাবে, স্টেইনলেস স্টীল তৈরি করতে 17% ক্রোমিয়াম এবং 8% নিকেলের একটি সংকর ধাতু ব্যবহার করা হয়৷

বর্তমানে, 3000 টিরও বেশি ক্যাটালগযুক্ত ব্র্যান্ড (রাসায়নিক সংমিশ্রণ) রয়েছে, যা স্বতন্ত্র চাহিদা পূরণের জন্য তৈরি করা হয়েছে তা গণনা করা হয় না। তাদের সকলেই ভবিষ্যতের চ্যালেঞ্জের জন্য ইস্পাতকে সবচেয়ে উপযুক্ত উপাদান তৈরি করতে অবদান রাখে৷

ইস্পাত তৈরির কাঁচামাল: প্রাথমিক ও মাধ্যমিক

অনেক উপাদান ব্যবহার করে এই ধাতুকে গলানো সবচেয়ে সাধারণ খনির পদ্ধতি। চার্জ উপকরণ প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক উভয় হতে পারে। চার্জের প্রধান রচনা, একটি নিয়ম হিসাবে, 55% পিগ আয়রন এবং অবশিষ্ট স্ক্র্যাপ ধাতুর 45%। ফেরোঅ্যালয়, রূপান্তরিত ঢালাই লোহা এবং বাণিজ্যিকভাবে খাঁটি ধাতুগুলি খাদের প্রধান উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়, একটি নিয়ম হিসাবে, সমস্ত ধরণের লৌহঘটিত ধাতুকে সেকেন্ডারি হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়৷

লোহা আকরিক লোহা ও ইস্পাত শিল্পের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ এবং মৌলিক কাঁচামাল। এক টন পিগ আয়রন তৈরি করতে এই উপাদানটির প্রায় 1.5 টন লাগে। এক টন পিগ আয়রন তৈরি করতে প্রায় 450 টন কোক ব্যবহার করা হয়। অনেক লোহার কাজএমনকি কাঠকয়লা ব্যবহার করা হয়।

লোহা ও ইস্পাত শিল্পের জন্য জল একটি গুরুত্বপূর্ণ কাঁচামাল। এটি প্রধানত কোক quenching, ব্লাস্ট ফার্নেস কুলিং, কয়লা চুল্লি দরজা বাষ্প উত্পাদন, জলবাহী সরঞ্জাম অপারেশন এবং বর্জ্য জল নিষ্পত্তি জন্য ব্যবহৃত হয়. এক টন স্টিল তৈরি করতে প্রায় 4 টন বাতাস লাগে। স্মেল্টার আকরিক থেকে দূষিত পদার্থ বের করতে ব্লাস্ট ফার্নেসে ফ্লাক্স ব্যবহার করা হয়। চুনাপাথর এবং ডলোমাইট নিষ্কাশিত অমেধ্যের সাথে মিলিত হয়ে স্ল্যাগ তৈরি করে।

ব্লাস্ট এবং ইস্পাত চুল্লি উভয়ই অবাধ্যতার সাথে সারিবদ্ধ। এগুলি লোহা আকরিক গলানোর উদ্দেশ্যে চুল্লিগুলির মুখোমুখি হওয়ার জন্য ব্যবহৃত হয়। ছাঁচনির্মাণের জন্য সিলিকন ডাই অক্সাইড বা বালি ব্যবহার করা হয়। অ লৌহঘটিত ধাতুগুলি বিভিন্ন গ্রেডের ইস্পাত তৈরিতে ব্যবহৃত হয়: অ্যালুমিনিয়াম, ক্রোমিয়াম, কোবাল্ট, তামা, সীসা, ম্যাঙ্গানিজ, মলিবডেনাম, নিকেল, টিন, টংস্টেন, দস্তা, ভ্যানাডিয়াম ইত্যাদি।.

ভেঙে ফেলা কারখানার কাঠামো, যন্ত্রপাতি, পুরানো যান ইত্যাদি থেকে লোহার বর্জ্য পুনর্ব্যবহার করা হয় এবং শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়৷

ইস্পাতের জন্য লোহা

ঢালাই লোহা দিয়ে ইস্পাত গলানো অন্যান্য উপকরণের তুলনায় অনেক বেশি সাধারণ। ঢালাই লোহা একটি শব্দ যা সাধারণত ধূসর লোহাকে বোঝায়, তবে এটি ফেরোঅ্যালোয়ের একটি বড় গ্রুপের সাথেও চিহ্নিত করা হয়। কার্বন প্রায় 2.1 থেকে 4 wt% তৈরি করে যেখানে সিলিকন সাধারণত 1 থেকে 3 wt% হয়।

লোহা এবং ইস্পাত গন্ধ একটি তাপমাত্রায় সঞ্চালিত হয়1150 এবং 1200 ডিগ্রির মধ্যে গলনাঙ্ক, যা বিশুদ্ধ লোহার গলনাঙ্কের চেয়ে প্রায় 300 ডিগ্রি কম। ঢালাই লোহা ভাল তরলতা, চমৎকার যন্ত্রাদি, বিকৃতির প্রতিরোধ, জারণ এবং ঢালাই প্রদর্শন করে।

ইস্পাত একটি পরিবর্তনশীল কার্বন সামগ্রী সহ লোহার সংকর ধাতু। ইস্পাতের কার্বন উপাদান 0.2 থেকে 2.1 ভর%, এবং এটি লোহার জন্য সবচেয়ে লাভজনক অ্যালোয়িং উপাদান। ঢালাই লোহা থেকে ইস্পাত গলে যাওয়া বিভিন্ন প্রকৌশল এবং কাঠামোগত উদ্দেশ্যে উপযোগী।

ইস্পাতের জন্য লৌহ আকরিক

লোহা আকরিক প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে ইস্পাত তৈরির প্রক্রিয়া শুরু হয়। লোহা আকরিক ধারণকারী শিলা চূর্ণ করা হয়. আকরিক চুম্বকীয় রোলার ব্যবহার করে খনন করা হয়। সূক্ষ্ম-দানাযুক্ত লৌহ আকরিক ব্লাস্ট ফার্নেসে ব্যবহারের জন্য মোটা-দানাযুক্ত পিণ্ডে প্রক্রিয়া করা হয়। প্রায় বিশুদ্ধ কার্বন তৈরি করতে কোক ওভেনে কয়লা পরিশোধন করা হয়। লোহা আকরিক এবং কয়লার মিশ্রণকে তারপর গলিত লোহা বা পিগ আয়রন তৈরি করতে উত্তপ্ত করা হয়, যা থেকে ইস্পাত তৈরি করা হয়।

প্রধান অক্সিজেন চুল্লিতে, গলিত লোহা আকরিক প্রধান কাঁচামাল এবং বিভিন্ন পরিমাণ স্ক্র্যাপ স্টিল এবং মিশ্র ধাতুর সাথে মিশ্রিত করে বিভিন্ন গ্রেডের ইস্পাত তৈরি করা হয়। একটি বৈদ্যুতিক চাপ চুল্লিতে, পুনর্ব্যবহৃত ইস্পাত স্ক্র্যাপ সরাসরি নতুন ইস্পাতে গলে যায়। প্রায় 12% ইস্পাত পুনর্ব্যবহৃত উপাদান থেকে তৈরি হয়৷

গলানোর প্রযুক্তি

স্মেলটিং এমন একটি প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে একটি ধাতু একটি উপাদানের আকারে পাওয়া যায়,হয় তার গলনাঙ্কের উপরে গরম করে আকরিক থেকে একটি সাধারণ যৌগ হিসাবে, সাধারণত অক্সিডাইজিং এজেন্ট যেমন বায়ু বা কোকের মতো হ্রাসকারী এজেন্টের উপস্থিতিতে।

ইস্পাত তৈরির প্রযুক্তিতে, লোহার অক্সাইডের মতো অক্সিজেনের সাথে মিলিত ধাতুকে উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয় এবং জ্বালানীতে থাকা কার্বনের সাথে অক্সাইড তৈরি হয়, যা কার্বন মনোক্সাইড বা কার্বন হিসাবে নির্গত হয়। ডাইঅক্সাইড।অন্যান্য অমেধ্য, যাকে সমষ্টিগতভাবে শিরা বলা হয়, একটি স্রোত যোগ করে অপসারণ করা হয় যার সাথে তারা একত্রিত হয়ে স্ল্যাগ তৈরি করে।

আধুনিক ইস্পাত তৈরিতে রিভারবেরেটরি ফার্নেস ব্যবহার করা হয়। ঘনীভূত আকরিক এবং প্রবাহ (সাধারণত চুনাপাথর) উপরে লোড করা হয়, যখন গলিত ম্যাট (তামা, লোহা, সালফার এবং স্ল্যাগের যৌগ) নীচে থেকে টানা হয়। ম্যাট ফিনিশ থেকে লোহা অপসারণের জন্য কনভার্টার ফার্নেসে দ্বিতীয় তাপ চিকিত্সা প্রয়োজন।

অক্সিজেন-পরিবাহী পদ্ধতি

BOF প্রক্রিয়া হল বিশ্বের শীর্ষস্থানীয় ইস্পাত তৈরির প্রক্রিয়া। 2003 সালে কনভার্টার স্টিলের বিশ্ব উৎপাদনের পরিমাণ ছিল 964.8 মিলিয়ন টন বা মোট উৎপাদনের 63.3%। কনভার্টার উৎপাদন পরিবেশ দূষণের একটি উৎস। এর প্রধান সমস্যাগুলি হল নির্গমন হ্রাস, নিঃসরণ এবং বর্জ্য হ্রাস। তাদের সারমর্ম গৌণ শক্তি এবং বস্তুগত সম্পদের ব্যবহারে নিহিত।

ব্লোডাউনের সময় অক্সিডেশন প্রতিক্রিয়া দ্বারা বহিরাগত তাপ উৎপন্ন হয়।

আমাদের নিজস্ব ব্যবহার করে ইস্পাত তৈরির প্রধান প্রক্রিয়াস্টক:

• একটি ব্লাস্ট ফার্নেস থেকে গলিত লোহা (কখনও কখনও গরম ধাতু বলা হয়) একটি বড় অবাধ্য রেখাযুক্ত পাত্রে ঢেলে দেওয়া হয় যাকে মই বলা হয়৷
• লাডলে থাকা ধাতু সরাসরি ইস্পাত উৎপাদন বা প্রাক-চিকিত্সা পর্যায়ে পাঠানো হয়।
• 700-1000 কিলোপাস্কেলের চাপে উচ্চ বিশুদ্ধ অক্সিজেন একটি জল-ঠান্ডা ল্যান্সের মাধ্যমে লোহার স্নানের পৃষ্ঠে সুপারসনিক গতিতে ইনজেক্ট করা হয় যা একটি পাত্রে ঝুলিয়ে রাখা হয় এবং স্নানের কয়েক ফুট উপরে রাখা হয়।

প্রি-ট্রিটমেন্ট সিদ্ধান্ত গরম ধাতুর গুণমান এবং পছন্দসই চূড়ান্ত ইস্পাত গুণমানের উপর নির্ভর করে। বিচ্ছিন্ন এবং মেরামত করা যেতে পারে এমন প্রথম অপসারণযোগ্য নীচের রূপান্তরকারীগুলি এখনও ব্যবহার করা হচ্ছে। ফুঁ দেওয়ার জন্য ব্যবহৃত বর্শা পরিবর্তন করা হয়েছে। ফুঁ দেওয়ার সময় ল্যান্সের জ্যামিং প্রতিরোধ করার জন্য, লম্বা টেপারিং তামার ডগা সহ স্লটেড কলার ব্যবহার করা হয়েছিল। টিপের টিপস, দহনের পরে, CO_{2 তে প্রস্ফুটিত হলে গঠিত CO কে পুড়িয়ে দেয় এবং অতিরিক্ত তাপ প্রদান করে। স্ল্যাগ অপসারণ করতে ডার্ট, অবাধ্য বল এবং স্ল্যাগ ডিটেক্টর ব্যবহার করা হয়।}

অক্সিজেন-পরিবাহী পদ্ধতি: সুবিধা এবং অসুবিধা

গ্যাস পরিশোধন সরঞ্জামের খরচ লাগে না, যেহেতু ধূলিকণা তৈরি হয়, অর্থাৎ লোহার বাষ্পীভবন ৩ গুণ কমে যায়। লোহার ফলন হ্রাসের কারণে, তরল ইস্পাতের ফলন 1.5 - 2.5% বৃদ্ধি লক্ষ্য করা যায়। সুবিধা হল এই পদ্ধতিতে ফুঁর তীব্রতা বাড়ে, যা দেয়কনভার্টারের কর্মক্ষমতা 18% বৃদ্ধি করার ক্ষমতা। ইস্পাতের গুণমান বেশি কারণ পরিস্কার অঞ্চলে তাপমাত্রা কম, যার ফলে নাইট্রোজেন কম তৈরি হয়।

ইস্পাত গলানোর এই পদ্ধতির ত্রুটিগুলি খরচের চাহিদা হ্রাসের দিকে পরিচালিত করে, কারণ জ্বালানী দহনের উচ্চ খরচের কারণে অক্সিজেন খরচের মাত্রা 7% বৃদ্ধি পায়। পুনর্ব্যবহৃত ধাতুতে একটি বর্ধিত হাইড্রোজেন সামগ্রী রয়েছে, যে কারণে প্রক্রিয়াটি শেষ হওয়ার পরে অক্সিজেন দিয়ে পরিষ্কার করতে কিছুটা সময় লাগে। সমস্ত পদ্ধতির মধ্যে, অক্সিজেন-কনভার্টারে সবচেয়ে বেশি স্ল্যাগ তৈরি হয়, কারণটি হ'ল সরঞ্জামের ভিতরে অক্সিডেশন প্রক্রিয়া নিরীক্ষণ করতে অক্ষমতা।

ওপেন-হার্ট পদ্ধতি

20 শতকের বেশিরভাগ সময় ওপেন-হার্ট প্রক্রিয়াটি ছিল বিশ্বের তৈরি সমস্ত ইস্পাত প্রক্রিয়াকরণের প্রধান অংশ। উইলিয়াম সিমেন্স, 1860-এর দশকে, একটি ধাতব চুল্লিতে তাপমাত্রা বাড়ানোর একটি উপায় অনুসন্ধান করেছিলেন, চুল্লি দ্বারা উত্পন্ন বর্জ্য তাপ ব্যবহার করার একটি পুরানো প্রস্তাবকে পুনরুত্থিত করেছিলেন। তিনি ইটটিকে উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করেছিলেন, তারপর ভাটিতে বাতাস প্রবেশ করতে একই পথ ব্যবহার করেছিলেন। প্রি-হিটেড বাতাস শিখার তাপমাত্রা উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়িয়েছে।

প্রাকৃতিক গ্যাস বা পরমাণুযুক্ত ভারী তেল জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হয়; দহনের আগে বায়ু এবং জ্বালানী উত্তপ্ত হয়। চুল্লিটি তরল পিগ আয়রন এবং স্টিলের স্ক্র্যাপ সহ লৌহ আকরিক, চুনাপাথর, ডলোমাইট এবং ফ্লাক্স দিয়ে বোঝাই করা হয়৷

চুলা নিজেই তৈরিঅত্যন্ত অবাধ্য উপাদান যেমন ম্যাগনেসাইট চুলার ইট। খোলা চুলার চুল্লিগুলির ওজন 600 টন পর্যন্ত এবং সাধারণত গোষ্ঠীগুলিতে ইনস্টল করা হয়, যাতে চুল্লিগুলি চার্জ করতে এবং তরল ইস্পাত প্রক্রিয়া করার জন্য প্রয়োজনীয় বিশাল সহায়ক সরঞ্জামগুলি কার্যকরভাবে ব্যবহার করা যেতে পারে৷

যদিও বেশিরভাগ শিল্পোন্নত দেশে ওপেন হার্থ প্রক্রিয়া প্রায় সম্পূর্ণরূপে প্রতিস্থাপিত হয়েছে মৌলিক অক্সিজেন প্রক্রিয়া এবং বৈদ্যুতিক আর্ক ফার্নেস দ্বারা, এটি বিশ্বব্যাপী উত্পাদিত সমস্ত ইস্পাতের প্রায় 1/6 তৈরি করে।

এই পদ্ধতির সুবিধা এবং অসুবিধা

সুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছে ব্যবহারের সহজলভ্যতা এবং বিভিন্ন সংযোজন সহ অ্যালয় স্টিলের উত্পাদন সহজ যা উপাদানটিকে বিভিন্ন বিশেষ বৈশিষ্ট্য দেয়। গন্ধ শেষ হওয়ার সাথে সাথে প্রয়োজনীয় সংযোজন এবং সংকর ধাতু যোগ করা হয়।

অক্সিজেন-কনভার্টার পদ্ধতির তুলনায় কার্যকারিতা হ্রাস করা অসুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছে। এছাড়াও, অন্যান্য ধাতু গলানোর পদ্ধতির তুলনায় ইস্পাতের গুণমান কম।

বৈদ্যুতিক ইস্পাত তৈরির পদ্ধতি

আমাদের নিজস্ব মজুদ ব্যবহার করে ইস্পাত গলানোর আধুনিক পদ্ধতি হল একটি চুল্লি যা একটি চার্জযুক্ত উপাদানকে বৈদ্যুতিক চাপ দিয়ে গরম করে। ইন্ডাস্ট্রিয়াল আর্ক ফার্নেসের আকার প্রায় এক টন (লোহা পণ্য উৎপাদনের জন্য ফাউন্ড্রিতে ব্যবহৃত) ধারণক্ষমতার ছোট ইউনিট থেকে মাধ্যমিক ধাতুবিদ্যায় ব্যবহৃত 400 টন ইউনিট পর্যন্ত।

আর্ক চুল্লি,গবেষণা ল্যাবরেটরিতে ব্যবহৃত মাত্র কয়েক দশ গ্রাম ক্ষমতা থাকতে পারে। ইন্ডাস্ট্রিয়াল ইলেকট্রিক আর্ক ফার্নেসের তাপমাত্রা 1800 °C (3, 272 °F) পর্যন্ত পৌঁছতে পারে, যখন পরীক্ষাগার স্থাপনা 3000 °C (5432 °F) অতিক্রম করতে পারে।

আর্ক ফার্নেসগুলি ইন্ডাকশন ফার্নেসের থেকে আলাদা যে চার্জিং উপাদান সরাসরি একটি বৈদ্যুতিক আর্কের সংস্পর্শে আসে এবং টার্মিনালগুলিতে কারেন্ট চার্জ করা উপাদানের মধ্য দিয়ে যায়। ইস্পাত উত্পাদনের জন্য বৈদ্যুতিক আর্ক ফার্নেস ব্যবহার করা হয়, এতে একটি অবাধ্য আস্তরণ থাকে, সাধারণত জল-ঠান্ডা, বড় আকারের, একটি প্রত্যাহারযোগ্য ছাদ দিয়ে আচ্ছাদিত।

চুলাটি প্রধানত তিনটি বিভাগে বিভক্ত:

• পাশের দেয়াল এবং নিম্ন স্টিলের বাটি নিয়ে গঠিত শেল৷
• চুলা একটি অবাধ্য দিয়ে গঠিত যা নীচের বাটিটি বের করে।
• অবাধ্য রেখাযুক্ত বা জল শীতল ছাদ একটি বল বিভাগ বা একটি ছাঁটা শঙ্কু (শঙ্কুযুক্ত অংশ) হিসাবে তৈরি করা যেতে পারে।

পদ্ধতিটির সুবিধা এবং অসুবিধা

এই পদ্ধতিটি ইস্পাত উৎপাদনের ক্ষেত্রে একটি অগ্রণী অবস্থান দখল করে আছে। ইস্পাত গলানোর পদ্ধতিটি উচ্চ-মানের ধাতু তৈরি করতে ব্যবহৃত হয় যা হয় সম্পূর্ণরূপে বর্জিত, অথবা এতে অল্প পরিমাণে অবাঞ্ছিত অমেধ্য যেমন সালফার, ফসফরাস এবং অক্সিজেন থাকে।

পদ্ধতির প্রধান সুবিধা হল গরম করার জন্য বিদ্যুতের ব্যবহার, যাতে আপনি সহজেই গলে যাওয়া তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে পারেন এবং ধাতব গরম করার একটি অবিশ্বাস্য হার অর্জন করতে পারেন। স্বয়ংক্রিয় কাজ হয়ে যাবেবিভিন্ন স্ক্র্যাপ ধাতুর উচ্চ-মানের প্রক্রিয়াকরণের জন্য চমৎকার সুযোগের একটি মনোরম সংযোজন।

অসুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছে উচ্চ শক্তি খরচ।